Les boulons, en tant que composant central de la liaison mécanique, ont un impact direct sur la sécurité et la fiabilité de l'équipement. Le détecteur de contrainte de boulon détecte la précontrainte, la contrainte axiale et les dommages dus à la fatigue des boulons par des moyens techniques tels que des ultrasons, des lames de contrainte ou des méthodes de couple. Cependant, la précision des résultats de détection est influencée par de nombreux facteurs, tels que les performances de l'instrument, les conditions environnementales, les spécifications opérationnelles, les caractéristiques des matériaux et les conditions d'installation.
I. performance et étalonnage des instruments
1. Précision et stabilité du capteur
La précision des composants centraux du détecteur, tels que les sondes à ultrasons, les lames de contrainte ou les capteurs de couple, influe directement sur les résultats des mesures. Par exemple, la méthode à ultrasons repose sur le temps de propagation de l'onde longitudinale dans le boulon pour calculer la contrainte, ce qui peut entraîner des erreurs de mesure du temps si la réponse en fréquence du capteur est insuffisante ou si l'acquisition du signal est retardée, ce qui affecte les résultats du calcul de la contrainte. En outre, le vieillissement ou la dérive du capteur peuvent survenir après une utilisation prolongée, nécessitant un étalonnage régulier.
2. Méthode d'étalonnage et pièces standard
L'étalonnage est la clé pour garantir la précision de l'instrument. Si la correction de l'échantillon de référence utilisé à l'heure (par exemple, les boulons standard avec des contraintes connues) et la détection réelle des boulons avec une grande différence de matériau, de taille, entraînera une défaillance du modèle d'étalonnage. Par exemple, la vitesse du son dans la méthode ultrasonique est liée aux caractéristiques du matériau, la différence de vitesse du son de différents aciers peut atteindre 5%, si la pièce d'étalonnage ne correspond pas au matériau de la pièce testée, l'erreur augmentera considérablement.
3. Système d’acquisition et de traitement des données
Les détecteurs modernes utilisent un traitement numérique et la rationalité des algorithmes (par exemple, l'identification des ondes réfléchies par ultrasons, le filtrage du bruit) affecte directement les résultats. Par example, le bruit basse fréquence peut masquer un signal d'écho réel, entraînant une erreur de calcul; Alors que le sur - filtrage peut perdre des détails de signal valides. De plus, l'applicabilité des modèles de compensation logicielle (p. ex., correction de la température, correction de la non - linéarité des matériaux) doit également être vérifiée.
II. Effets des conditions environnementales
1. Effet de la température
La température a un impact significatif sur le module d'élasticité du matériau du boulon, la vitesse du son et les composants électroniques de l'instrument. Par exemple, le module d'élasticité de l'acier diminue avec l'augmentation de la température (environ 3% - 5% pour chaque augmentation de 100 ° c), et si la compensation de température n'est pas effectuée lors de la détection, les valeurs calculées de contrainte peuvent s'écarter de la réalité. Dans la méthode ultrasonique, la vitesse du son est plus affectée par la température, chaque augmentation de 1 ° C à la température normale, la vitesse du son varie d'environ 0,5%.
2. Humidité et environnement corrosif
Les environnements à forte humidité peuvent causer de la rouille ou de la corrosion sur les surfaces des boulons, modifiant leurs dimensions de section et leurs propriétés matérielles. Par exemple, la rouille peut réduire la section effective d'un boulon, ce qui entraîne une augmentation de la contrainte réelle, tandis que le détecteur peut ne pas mesurer avec précision en raison de l'augmentation de la rugosité de la surface. De plus, les environnements humides peuvent affecter les propriétés isolantes des composants électroniques, provoquant des bruits de mesure.
3. Vibrations et perturbations électromagnétiques
Dans les machines de construction ou les scénarios de charge dynamique, les vibrations externes peuvent provoquer un contact instable du capteur avec le boulon (par exemple, un mauvais couplage ultrasonique), créant des formes d'onde pseudo. Les interférences électromagnétiques (p. ex., moteurs à proximité, convertisseurs de fréquence) qui peuvent affecter le signal de tension ou les données transmises sans fil de la lame de contrainte doivent être résolues par des lignes blindées ou des circuits de filtrage.
Iii. Spécifications opérationnelles et facteurs humains
1. Installation et qualité de couplage
La méthode ultrasonique nécessite l'application d'un agent de couplage (comme la vaseline) sur la surface terminale du boulon, si le couplage est mauvais (comme la présence de bulles ou d'huile), l'atténuation du signal peut atteindre plus de 30%, ce qui entraîne une amplitude d'écho insuffisante. Dans la méthode de la Feuille de contrainte, une déviation de la position du patch ou un collage incorrect peut introduire une erreur de contrainte de flexion. Par exemple, lorsque la lame de contrainte n'est pas alignée sur l'axe du boulon, la contrainte mesurée contient une composante de flexion qui doit être corrigée par compensation de pont.
2. Méthode de chargement et conditions aux frontières
Si le mode de chargement ne correspond pas à la situation réelle lors de la détection (par exemple, la méthode du couple ne prend pas en compte le coefficient de frottement du filetage), le résultat s'écarte de la contrainte réelle. Par exemple, le coefficient de frottement du filetage est réduit dans un environnement humide et la force de précontrainte générée par le même couple peut chuter de 10 à 15%. De plus, une rigidité de support insuffisante (telle que la déformation de la pince lors de la détection de boulons allongés) peut entraîner une répartition inégale des contraintes.
3. Compétences des opérateurs
Les opérations humaines ont un impact significatif sur les résultats. Par example, une pression inégale de la sonde ultrasonore peut entraîner un changement d'état de couplage; Dans la méthode de la Feuille de contrainte, une erreur de câblage ou une mauvaise soudure peut déclencher une soudure par points; Dans la méthode du couple, un taux de charge trop rapide peut entraîner une lecture élevée en raison de la déformation hystérétique du boulon. L'erreur humaine doit être réduite par la formation.
Iv. Caractéristiques des matériaux et état des boulons
1. Uniformité matérielle et état de traitement thermique
L'uniformité du matériau du boulon affecte directement la distribution des contraintes. Par exemple, si les boulons en acier au carbone moyen ont une dureté de trempe inégale, la différence de chemin de propagation des ultrasons peut entraîner des erreurs dans le calcul des contraintes. Les contraintes résiduelles, telles que la libération incomplète après un traitement à froid ou à chaud, peuvent également interférer avec les résultats de détection et doivent être éliminées par un traitement de recuit ou de vieillissement.
2. Paramètres de filetage et état de surface
La qualité du traitement du filetage (p. ex. erreur de pas, usure du côté dentaire) influe sur la relation couple - contrainte. Par example, l'angle de contact réel d'un fil usé est réduit et l'effort de précontrainte peut être réduit de 20% pour un même couple. Le placage de surface (par exemple, galvanisé, dacro) modifie le diamètre du boulon et le coefficient de frottement, qui doivent être corrigés dans le modèle de détection.
3. Dommages de fatigue et fluage
Les boulons en service peuvent produire des micro - fissures dues à la fatigue, entraînant une concentration de stress. La méthode par ultrasons permet d'identifier les fissures par signature d'onde réfléchie, mais les fissures microscopiques précoces (taille < 1 mm) peuvent ne pas être détectées en raison de contraintes de longueur d'onde. Dans un environnement à haute température, le fluage du boulon peut provoquer une Relaxation de la contrainte, qui doit être combinée avec le facteur de temps pour corriger les résultats de détection.
V. Conditions d'installation et effets aux limites
1. Rigidité de la pièce connectée
La rigidité de la pièce de liaison affecte la répartition des efforts du boulon. Par exemple, si le raccord est en un matériau mou (comme un alliage d'aluminium), des déformations peuvent se produire lors du chargement, ce qui entraîne une charge réelle du boulon inférieure à la valeur théorique. Le détecteur doit être corrigé en combinaison avec la rigidité du système, sinon l'erreur peut atteindre 10% - 30%.
2. Perte de force de précontrainte et desserrage
Les boulons peuvent entraîner une diminution de la force de précontrainte en raison de la relaxation ou des vibrations lors d'une utilisation prolongée. Le détecteur doit distinguer la force de précontrainte restante de la force de précontrainte initiale, sinon la durée de vie restante peut être mal évaluée. Par exemple, la méthode par ultrasons mesure la contrainte actuelle, tandis que la méthode par couple peut ne pas refléter l'état réel en raison de l'usure du fil.
3. Interaction des systèmes Multi - boulons
Dans les brides, les paliers et autres connexions Multi - boulons, la contrainte de chaque boulon peut avoir un impact interactif en raison de la séquence d'installation, des différences de force de précontrainte. Par exemple, une surcharge de boulons adjacents peut entraîner une concentration de contraintes, tandis que les détecteurs peuvent ignorer l'effet global du système lorsqu'ils mesurent individuellement un boulon donné.